专利名称：极柱对电池盖可动电池的制作方法
技术领域：
本发明是关于极柱对电池盖可动电池的。
背景技术：
蓄电池的发电要素由极板组，电解液和收纳极板组，电解液的电槽(电池壳)及电池盖构成。电极组是由正极板和负极板用隔膜纸分开叠成层状的。电池盖上面设有与外部负载连接用的正极端子和负极端子。例如，铅蓄电池有以下两种方法，第一种是在与电池盖一体成形的端子上开设一贯通孔然后将极柱穿过插入其中。这时，极柱通过同极连接片与极板组连接，连接后再将极柱的先端与端子的上端焊接起来。第二种方法是在电池盖上开设一贯通孔，在贯通孔中装设一密封圈，通过密封圈插入极柱并就此成为端子。第一种方法习惯用在汽车蓄电池上。第二种方法主要作为叉式升降机或高尔夫电瓶车上的蓄电池使用，这种蓄电池使用时时常受到上下振动，所以极柱也要求具有对应振动的可以上下运动的性能。因此，电池盖开设的贯通孔与极柱之间用密封圈封闭起来以免电解液漏出。这样封闭起来不让电解液漏出的概念以下称为[液密性]。上述密封圈使用橡胶等弹性体来防止电池盖与极柱之间连接部因振动而磨损。
第9图表示用上述第二种方法使极柱对于电池盖在上下方向上可动的蓄电池的一个例子的模式图。在第9图中，1是电池盖，2是电池盖I上开设的贯通孔，3是极柱，4是同极连接片，5是极板组，6是贯通孔下面，7是极柱3上装设的密封圈。密封圈7的材料通常使用合成橡胶。10是电槽。
在铅蓄电池中，极柱3及贯通孔2的形状是圆筒形的。另外，在第9图中，通过贯通孔2从电槽10内向外的方向称为[上方]，从电槽10的外面向内的方向称为[下方]。在本发明中以后的记述也使用同样的术语。而贯通孔6的意思是贯通孔2的最下端。
如第9图所示，极柱3上装设有合成橡胶制成的密封圈，然后极柱3通过贯通孔2插入电池中。这样，利用合成橡胶的弹力特性，极柱被贯通孔2的内周面与密封圈7的接触部固定住，防止了电解液漏出到电槽外面。还有，因密封圈7与极柱3之间具有可滑性，极柱3对于电池盖在上下方向上可动。
这种结构的电池在日本专利文献的专利公开2001-176468上已有记述。在这一专利文献中还提出对极柱表面的密封圈连接部分覆盖耐酸材料。其耐酸材料可举出以橡胶为主要成分的涂料，硅油树脂及氟化树脂等例子。但这种由耐酸材料覆盖极柱的方法仅公开了将涂料状的耐酸材料涂在极柱上。此专利文献的要点是用耐酸材料覆盖极柱，因极柱与橡胶密封圈直接紧贴从而提高了密封性，防止了电解液进入封口部，抑制了与极柱密封圈部分的腐蚀。
上述第一种方法的例子是极柱的先端与端子的上端焊接起来，这在日本的专利文献专利公开2002-50327号上已有记述。在这个例子中，极柱的先端与端子上端用焊接连成一体，所以极柱对于电池盖是不能移动的。在从专利文献中，公开了以下的内容在作为端子的金属套筒的外周部有紧贴成形的树脂套筒，在其外周或底部形成环状凹部。此套简装设到电池盖上时，对应上述环状凹部有树脂制成的电池盖。在这些环状凹部构成的环状沟部压入弹性密封体，依靠这弹性密封体将树脂套筒和树脂电池盖紧密地吻合在一起使之具有气密性和液密性。
发明内容
在铅蓄电池中，极柱3通常用铸造的方法制作。众所周知，铸造是在做成极柱形状的铸模中注入溶化的铅固化后形成极柱3的。此时，为了防止溶化铅因铸模而迅速冷却，在铸模的表面要涂抹一些绝热材料的粉末，例如涂抹软木粉末。所以，这粉末和铸造时发生的气泡会在铸造制成的极柱3表面形成细小的凹凸。因此，装设在极柱3的密封圈7的内周面与极柱3表面之间也会形成微小的缝隙，故电解液会进入到这一缝隙中。再加上给于电池的振动，极柱相对于密封圈会上下运动，这样在缝隙中的电解液便沿着上下方向扩展。沿着上下方向扩展的电解液中的一部分朝上扩展，最终溢出到电池的外部。其结果，漏出的电解液(稀硫酸)对连接部件的金属类产生腐蚀，就会引起接触不良和断线等这样的严重问题。
在日本专利文献专利公开2001-176468中提出使用耐酸材料的涂料来覆盖极柱表面的密封圈。但是，即使用涂料覆盖极柱也不能充分填埋极柱上的凹凸。其结果，就产生了不能获得充分液密性的问题。
本发明的目的之一，就是要改善在电池盖1上开设贯通孔2通过密封圈7插入极柱3，相对于电池盖1上下方向可动的电池其极柱(端子)与电池盖之间的液密性。
作为解决上述课题的手段，本发明中的第1发明是电池壳，电池壳的盖，盖上开设的贯通孔，极柱通过密封圈插入贯通孔，极柱对盖上下方向可动，极柱插入，极柱与密封圈之间有紧贴在极柱上的树脂环状体的电池。
在本发明的第1发明中，树脂环状体位于极柱与密封圈的之间。树脂环状体与极柱不同，是可以进行平滑加工的，所以树脂环状体与密封圈之间能确保充分的液密性。再者，树脂环状体是紧贴在极柱上的，极柱与树脂环状体之间的液密性能得到充分的保障。将树脂环状体紧贴在极柱上的例子有将树脂环状体与极柱一体成形的方法。这样的方法可使极柱的凹凸用树脂来填埋，所以能充分确保极柱与树脂环状体之间的液密性。其他的方法还有将树脂环状体用粘结材料固定的方法。这样可使极柱的凹凸用粘结剂来填埋，所以能够充分确保极柱与树脂环状体之间的液密性。这样将树脂环状体与极柱一体成形的方法有用铸造成形的极柱插入树脂成形的铸模内，然后将树脂注入铸模内制成树脂环状体的方法，即[插入成形]法。
在极柱可上下运动的电池端子之间，通过端子连接条连接通常有以下方法。所谓端子连接条是指在几组电池之间用电气方式连接起来的导体。端子连接条的两端开设有贯通孔，螺丝从孔内插入并拧入预埋在极柱3上的螺母内。这样，端子连接条就与极柱连接并固定住了。这时，为了防止雨水等腐蚀极柱3及端子连接条，连接条用覆盖物和端帽覆盖起来。但是，在上述第1发明中，固定在极柱3上的树脂环状体8的上部与端子连接条覆盖物下部之间会产生缝隙。这时，因不能完全防止雨水进入连接条覆盖物的内部，就有极柱容易遭腐蚀的问题。
本发明的目的之一就是当第1发明中的电池具有端子连接条及连接条覆盖物时，确保树脂环状体与端子连接条覆盖物之间的充分液密性。
本发明中的第2发明是在第1发明的电池中，电池具备端子连接条，连接条覆盖物及环状密封圈，极柱与连接条用电气方式连接起来，连接条用覆盖物覆盖，环状密封圈夹在树脂环状体上面和连接条覆盖物之间。
根据第2发明，因环状密封圈是夹在树脂环状体和连接条覆盖物之间的，所以树脂环状体与连接条覆盖物之间能够充分确保液密性。
极柱对盖可动的电池，在受到上下强烈振动时，密封圈可能从贯通孔2中滑出。理由是其结构如第9图所示，极柱3过于突出到电池盖1上面所致。密封圈7从贯通孔2滑出就会产生丧失液密性的问题。
本发明的目的之一就是即使受到强烈的上下振动也能抑制极柱过于突出到电池盖的上面而使密封圈滑出，防止丧失其液密性。
本发明中的第3发明是电池壳，电池壳的盖，盖上开设贯通孔，通过贯通孔极柱插入密封圈，极柱对盖可上下运动，而且具有设在极柱上贯通孔下侧的，从贯通孔内周向外部突出的止动件的电池。
在第3发明中，止动件由贯通孔的内径向外突出。所以即使电池受到上下激烈振动，止动件碰到贯通孔下面部分就可控制极柱伸出到电池外部的运动。其结果是避免了极柱过于突出致使密封圈脱落而丧失液密性的问题。
第1图是表示根据本发明实施的例7的铅蓄电池的模式图。
第2图是表示根据本发明实施的例8的铅蓄电池的端子部主要部分的模式图(a)及部分扩大模式图(b)。
第3图是表示根据第1发明实施的例1中的极柱主要部分的正面图(a)及主要部分俯视图(b)。
第4图是表示根据第1发明实施的例2的极柱主要部分的正面图。
第5图是根据第1发明实施的例3的极柱主要部分的正面图(a)，正面图(a)的A-A剖面图(b)，及表示嵌入了密封圈状态的主要部分正面图(c)。
第6图是表示根据第3发明实施的例4的极柱主要部分的正面图。
第7图是表示根据第3发明实施的例5的极柱主要部分的正面图。
第8图是表示根据第2发明实施的例6的极柱主要部分的正面图。
第9图是表示原来的铅蓄电池结构的主要部分的模式图。
具体实施例方式
实施本专利第1发明的理想的电池形态如下。在电池盖上开设贯通孔，极柱通过密封圈插入电池。密封圈没有固定在极柱上，所以极柱对盖可以上下移动。在密封圈与极柱之间，在极柱的外周面上固定有树脂环状体。
这样，极柱上固定有树脂环状体，与涂抹涂料不同，密封圈所接触的是完全不受极柱微小凹凸影响的部分(树脂环状体的外周)。结果，与涂抹涂料不同，极柱与密封圈之间的液密性能够得到充分的保证。
将树脂环状体固定在极柱上的理想方法如下预先以铸造方法制成极柱，然后用成形方法制成树脂环状体并与极柱合为一体。使用这一方法，因成形时树脂溶化后可渗透到极柱表面微细的凹凸部分内，所以极柱的外周面与树脂环状体的内周面之间能充分确保其液密性。结果就可防止原来电池结构所发生的电解液外漏现象。
极柱和树脂环状体一体成形时，极柱外周面的形状可以是既没有沟也没有突起的，也可以是在外周面上设置环状的沟或突起。后者一体成形后，极柱外周面与树脂环状体内周面的接触面积增大，所以液密性更好。
在极柱上固定树脂环状体的其他方法有使用粘合剂的。这时可将预先成形好的树脂环状体设置到极柱上后，在树脂环状体的内周面和极柱外周面之间注入粘合剂。粘合剂干燥后便将树脂环状体固定在极柱上。这时，极柱表面的微小凹凸也同时被粘合剂填埋，所以极柱的外周面和树脂环状体的内周面之间能够充分确保液密性。
树脂环状体的外周形状是单纯的圆柱侧面状也可以，是沿着树脂环状体的外周面设置沟部也可以。后者是能够将密封圈嵌入其沟部并固定住的结构。所以将极柱插入贯通孔时，密封圈的位置不会错位，插入也较容易。同时，密封圈与树脂环状体的接触面是3面，所以密封圈与树脂环状体之间的液密性更加牢固。再者，还具有对于极柱的上下运动密封圈的位置几乎不错位的优点。
树脂环状体的材料，毋庸赘言，具有耐电解液酸性的材料是最理想的。聚丙烯(PP)树脂，聚乙烯(PE)树脂，酸性水溶液，碱性水溶液及极性有机溶媒对电解液也是较稳定的，所以均可使用在铅蓄电池，碱蓄电池及非水电解质电池(锂离子电池等)上。
另外，密封圈的材料也要求对电解液具有较强的耐酸性。为了提高液密性，密封圈具有弹力性则更理想。密封圈的材料有合成橡胶，如氯丁二烯等是比较理想的材料。密封圈如形成将树脂环状体合围起来的环状则比较理想。
树脂环状体上设置的沟的数量和深度，宽度，密封圈的直径，宽度等属适当选择设计之事项。
实施第2发明的理想的电池形态如下。树脂环状体上设置的环状沟部和连接条用覆盖物下面设置的环状沟部与环状密封圈呈相夹结构。树脂环状体上面及连接条覆盖物下面设置的环状沟部的深度及宽度，环状密封圈的形状及尺寸等属适当选择设计之事项。
实施第3发明的理想的电池形态如下在极柱上，贯通孔的下侧，由贯通孔内周向外设置有突出的止动件。作为第3发明的止动件，可举出沿极柱外周面设置的环状止动件。环状止动件可以是与树脂环状体分离的形状，也可以是与树脂环状体下部一体形成的形状。而且，止动件不需要是环状的，在极柱的外周面上设置至少1个以上的突起也可以得到同样的效果。
(实施例)根据具体实施方式
对本发明做进一步的详细说明。
<实施例1>
第3图(a)表示根据第1发明实施的例1的极柱主要部分的正面图，(b)是主要部分的俯视图。在这些图中，3表示极柱，8表示在极柱3外周面形成的PP树脂环状体。这时，环状密封圈套在无沟树脂环状体上并插入电池盖的贯通孔内。
<实施例2>
第4图是表示根据第1发明实施的例2极柱的主要部分的正面图。在此图中，3是极柱，8是在极柱3外周面上形成的PP树脂环状体，沿着树脂环状体8外周形成沟部9。这时，在沟部形成的环状密封圈被嵌入并通过盖的贯通孔插入。
<实施例3>
第5图是根据第1发明实施的例3极柱。(a)是主要部分的正面图，(b)是(a)的A-A剖面图。(c)是表示在树脂环状上设置沟部并将密封圈嵌入状态的正面图。图中，3是极柱，7是环状成形的密封圈，8是P P树脂环状体，9是树脂环状体上形成的沟部。如图5所示，在实施例3中使用了表面有沟的极柱。所以，树脂环状体一体成形时树脂流入沟部。看结果可以明白树脂环状体的内周面与极柱外周面的接触面积增大，进一步改善了液密性。在实施例3中，极柱上是设沟的。相反的，设置环状突起来替代沟也能够得到同样的效果。另外沟或突出部不一定需要环状的，非环状的孔或突起也可以。
如上所述，沿极柱3外周面将树脂环状体8一体成形后，能确保很好的液密性。这不是因为密封圈与具有微小凹凸的极柱3表面直接接触的缘故，而是因为与平滑的树脂面接触的结果。
<实施例4>
第6图是表示根据实施例4的极柱的主要部分的正面图。在此图中，11表示环状突起。其他结构部件所标的编号与第5图一样。
如第6图所示，在本实施例中，具备树脂环状体8的极柱3的下部设有环状止动件11。止动件11的外径设计成比贯通孔2的内径要大。所以，极柱3对电池盖上下振动时，止动件碰到贯通孔2的下面便能够产生不再往盖上伸出的效果。
环状止动件11，可以在树脂环状体8与极柱3一体成形时同时成形。或将极柱3插入预先成形好的环状止动件11内亦可。这时，极柱3与止动件11可用粘合剂粘结起来并需要将环状止动件固定在极柱上。
<实施例5>
第7图是表示根据第3发明实施的例5的极柱的主要部分的正面图。在此图中，12是与树脂环状体8一体成形的圆锥形环状止动件。其他结构部件所标的编号与第5图一样。
在第7图中，与树脂环状体8一体成形的圆锥环状止动件12的最大直径比贯通孔2的内径大。所以可以得到与实施例4同样的效果。而且，止动件12与树脂环状体8一体成形因此还具有生产率较高的优点。
<实施例6>
第8图是表示根据第2发明实施的例6的极柱的主要部分的剖面图，(b)是俯视图，(c)是正面图。在这些图中，31是设在极柱3上面的预埋型螺母，91是设置在树脂环状体8上面的环状沟部，71是嵌入环状沟部91的环状密封圈。其他结构部件的编号与第5图相同。
第8图所示的构成中，树脂环状体8的上面设有环状凹部91，然后再嵌入环状密封圈71。在环状密封圈71上按上连接条覆盖物使极柱3与连接条的连接部分封闭起来与外部隔绝。其结果，这种结构既可以抑制外部雨水进入蓄电池，也能够防止极柱3或连接条的腐蚀。
在第8图中，不设沟或突起的极柱3上有与之一体成形的树脂环状体8，但是，第2发明并不限于这种情况。如第5图(b)所示，亦可在极柱上设置成形为环状的沟。这时，即使因连接条覆盖物将树脂环状体8压往下方，对于树脂环状体8来说亦有不会错位的优点。另外，设置环状突起不来替代沟亦可得到相同的效果。而且沟或突起不一定需要环状的，设置非环状的孔或突起亦可。
<实施例7>
第1图是根据本发明实施的例7。此图是第7图所示的具有实施例5结构并使用极柱3的蓄电池的模式图。极柱3对电池盖1可上下移动。设置在树脂环状体8的外周面的两个沟部9内嵌入有氯丁二烯制成的密封圈7。极柱3用焊接方法通过同极连接片4与极板组5连接起来。极柱3，同极连接片4及极板组5插入电槽10内。电槽10上装设有电池盖1。图中，6是贯通孔下面，12是与树脂环状体8一体成形的圆锥形环状止动件。
看第1图可知密封圈7与贯通孔2的内面保持液密性。而且树脂环状体8的内周面与极柱3的外周面一体成形互相紧贴，所以这一部分也能确保液密性。其结果，即使极柱3对电池盖1频繁振动，电解液也不会漏到外面。还有，极柱3即使因振动而上升，也因止动件12碰到贯通孔下面6，所以不会进一步上升。因此能够防止极柱3上升过头。
<实施例8>
第2图是表示根据本发明实施的例8铅蓄电池端子部主要部分的模式图(a)和(a)中用点线圈起来的部分的扩大模式图(b)。在这些图中，13是连接条，14是螺丝，15是连接条覆盖物，16是连接条覆盖物的端帽，7是密封圈，71是环状密封圈，91是树脂环状体8上面设置的环状沟部，92是连接条覆盖物15下面设置的环状沟部，31是极柱3上面设置的预埋螺母。其他构成部件与第1图的编号相同。
本实施例中使用的极柱3是在第8图所示实施例6的极柱3上增加了与树脂环状体8一体成形的圆锥形环状止动件。螺丝14插入设置在连接条13上的贯通孔，然后拧入极柱3上预埋好的螺母31中。这样，连接条13被固定在极柱3上，同时使用连接条覆盖物15将连接条13覆盖起来。接着，再将连接条覆盖物的端帽16嵌入连接条覆盖物15上的开口部。看第2图可知连接条覆盖物15下面设置的环状沟部92与树脂环状体8上面设置的环状沟部91之间夹着氯丁二烯制成的密封圈71。这样，极柱3与连接条13之间的连接部分就被封闭起来并能够防止雨水等进入连接部分。其结果，防止了对极柱3和连接条13的腐蚀。
接着，为了具体地说明本发明的效果，我们特地制作了如第1图所示的具有实施例7结构的铅蓄电池共50个。蓄电池的标称电压2V，额定容量为C5175Ah。为了与原来的产品进行比较，如第9图所示，制作了50个仅在极柱上装设密封圈的铅蓄电池。在这些铅蓄电池内注入规定比重和规定量的稀硫酸后，在电槽内进行化成完成了铅蓄电池的制作。
这里所谓的额定容量是指在规定条件下放电时从铅蓄电池中取出的由制造商规定的电量，通常以A h来表示。额定容量也用C表示，用CN表示时N代表时间比。即，所谓C5175Ah是「以放电需要5小时的电流放电时，从电池中取出的放电容量为175Ah」的意思。
使用制作好的铅蓄电池，按以下条件进行了振动试验。
振动方式单纯振动振动冲程(振动幅度的2倍，变动的幅度)3.4mm
振动数1200cpm(最大重力加速度2.7G)振动时间2小时振动试验后，目视电池盖上突出的极柱周围是否有电解液漏出，同时用石蕊试纸进行确认，其结果如表1所示。
表1
如表1所示，在原来的产品中，振动后极柱3外周面与密封圈7的内周面接触部分有电解液漏出的是3/50个。相反，在本发明产品中电解液漏泄的是0/50个，由此可确定本发明是有明显效果的。本发明产品的极柱3的外周面用插入成形方法形成了树脂环状体8。所以，极柱3的外周面与树脂环状体8之间确保了液密性。加上树脂环状体8的表面是平滑的，树脂环状体8与密封圈7的内周面液确保了液密性。其结果就得到了表1所示的发明效果。
再者，原来的产品因极柱3的表面有微小的凹凸，极柱上下运动时密封圈受损，因此引起极柱3与密封圈7之间液密性的降低。本发明产品因在平滑的树脂环状体8上装设了密封圈7，所以密封圈7的损伤能够得到抑制。其结果液密性进一步得到了改善。除此之外，本发明产品的树脂环状体8与密封圈7之间有着良好的润滑性极柱3上下运动也更加顺畅。
另外，原来产品在振动试验时常见到极柱3异常突出的现象。与此相比，本发明产品的极柱3上升到一定高度后就碰到贯通孔2下面6的圆锥形环状止动件12。所以，极柱3不会再往上伸高，其结果在振动试验中没见到极柱3异常突出的现象。试验后，我们打开电池盖1观察了密封圈7的外周面。
在实施例中，作为在极柱的外周面形成树脂环状体的方法，对插入成形的方法进行了说明，但是本发明不仅限于这种方法。我们已经说明过也可以采用将极柱插入预先成形的圆筒状树脂环状体后，再将粘合剂注入树脂环状体和极柱之间的缝隙内固定好的方法。用这一方法，极柱与树脂环状体之间亦能确保液密性，可以得到与插入成形同样的效果。而且本发明不仅限于铅蓄电池。毋庸赘言，本发明可以适用任何在电池盖上设贯通孔，通过密封圈插入极柱，极柱对于盖可上下运动的所有电池。
以上参照特定的实施形态对本发明进行了详细的说明，对于同业者来说十分明确只要不脱离本发明的精神和范围是可以对本发明进行各种变更或修正的。
本专利申请是根据2003年12月19日提出的日本专利申请(专利申请2003-422965)写成的，其中内容在此作为参照收纳。
工业上利用的可能性正如以上详细说明的那样，根据本发明至少能够得到以下三个效果中的一个效果。第一个是电池盖上设贯通孔通过密封圈插入极柱，极柱对于电池盖能够上下运动，在这种电池中，极柱与电池盖之间的液密性得到大幅度的改善。第二个是电池与电池之间通过连接条连接时，覆盖连接条上的覆盖物与树脂环状体之间的缝隙保持着液密性，这样可以防止雨水等进入极柱和连接条部分从而防止了这一部分的腐蚀。第三个是即使受到上下激烈振动极柱也不会过渡伸出到电池的外面，密封圈难于从电池盖上脱落出来。因有上述之理由，所以本发明在工业上的利用价值很高。
权利要求
1.一种电池，其特征是，具备电池壳；所述电池壳的盖；在所述盖设置的贯通孔；经由密封圈插入所述贯通孔的，相对所述电池盖可上下移动的极柱；以及插入所述极柱，位于所述极柱与所述密封圈之间，并固定在极柱上的树脂环状体。
2.如权利要求1所述的电池，其特征是所述树脂环状体与所述极柱成形为一体。
3.如权利要求1所述的电池，其特征是所述树脂环状体利用粘合剂固定在所述极柱上。
4.如权利要求1所述的电池，其特征是所述电池具备连接条、连接条用覆盖物、及环状密封圈，所述极柱与所述连接条电连接，所述连接条被所述连接条用覆盖物所覆盖，所述环状密封圈夹在所述树脂环状体的上面和所述连接条用覆盖物之间。
5.一种电池，其特征是，具备电池壳；所述电池壳的盖；在所述盖设置的贯通孔；经由密封圈插入所述贯通孔的，并相对所述电池盖可上下移动的极柱；以及设在所述极柱上，位于所述贯通孔下侧，并从所述贯通孔内周向外突出的止动件。
全文摘要
具备电池壳，电池壳的盖，盖上设有贯通孔，在贯通孔中通过密封圈插入对于电池盖上下可运动的极柱，及，极柱插入后，在极柱与密封圈之间有固定在极柱上的树脂环状体的电池。
文档编号H01M2/30GK1875502SQ20048003164
公开日2006年12月6日 申请日期2004年12月17日 优先权日2003年12月19日
发明者榎本朋之, 足立淳一 申请人:株式会社杰士汤浅